本发明专利技术提供了一种磷化钼纳米材料及其制备方法和用途。所述磷化钼纳米材料包括由磷化钼纳米管组成的阵列。所述制备方法包括：(1)以钼原料作为阳极，在含氟化铵的电解液中与阴极进行电解，得到电解后的钼；氟化铵的电解液中溶剂中包含丙三醇；(2)将步骤(1)所述电解后的钼在惰性气体环境中加热，得到改性后的钼；(3)将步骤(2)所述改性后的钼与磷源混合，进行加热反应，得到所述磷化钼纳米材料。所述磷化钼纳米材料作为电催化领域的催化剂。本发明专利技术提供的磷化钼纳米材料形貌新颖，比表面积大，活性位点多，催化性能优良；本发明专利技术提供的制备方法操作简单，流程短，成本低廉，产业化生产前景良好。
A molybdenum phosphide nanomaterial and its preparation and Application
【技术实现步骤摘要】
一种磷化钼纳米材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及纳米材料制备方法领域，具体涉及一种磷化钼纳米材料及其制备方法和用途。
技术介绍
能源是人类赖以生存发展的重要基础。但是随着不可再生能源日渐枯竭，人类对可再生的清洁型能源需求日益增长。氢气由于清洁无污染等原因广受人们关注。在各种制氢方法中电解水制氢是目前的重要手段之一。而在此过程中通常需要高催化活性的电催化剂。金属磷化物具有优异的导热导电性以及热力学稳定性，因此被广泛的用于锂电池，电子材料、医疗以及催化剂等领域。在目前已报道的文献中，磷化钼的制备主要集中于粉末样品，在应用过程中利于回收利用。CN107999105A公开了一种具有多孔棒状形貌结构的磷化钼析氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：称取一定量的可溶性钼酸铵和磷酸二氢铵溶解于去离子水中，磁力搅拌使之完全溶解至形成澄清透明溶液后，加入一定量洁净干燥的脱脂棉，继续搅拌一定时间，使脱脂棉尽量充分吸收上述溶液；然后将其转移到烘箱中干燥，将干燥后的产物放入马弗炉中，在一定温度下保温一定时间得到磷化钼前驱体；最后将前驱体放进管式炉中，在还原气氛下，一定温度下保温一定时间，冷却到室温，即可得到具有棒状多孔形貌结构的磷化钼析氢催化剂。CN101898141A公开了一种磷化钼催化剂的制备及在甲烷二氧化碳重整中的应用，其具体方案为：(1)将钼酸铵、磷酸氢二铵、柠檬酸、水按：1.0∶0.87∶0-3.6∶50-70的质量比称取，搅拌，加入高压釜中，温度363-383K，反应10-15小时；(2)冷却、烘干；(3)623-923K煅烧3-8小时；(4)冷却、装入管中，用流速20-100ml·min-1H2还原，从473K升温至923-1073K，升温速率1K·min-1，保温2小时；在H2条件下迅速冷却至室温，再用含体积浓度1.0％O2的氩气钝化8-12小时。然而上述方法得到的磷化钼催化剂实验步骤繁琐，不适用于电解水制氢的应用。因此，开发一种比表面积更大，催化性能更好的磷化钼纳米材料对于本领域具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种磷化钼纳米材料及其制备方法和用途。本专利技术提供的磷化钼(MoP)纳米材料形貌新颖，制备过程简单，产品催化活性高并且利于回收利用。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种磷化钼纳米材料，所述磷化钼纳米材料包括由磷化钼纳米管组成的阵列。本专利技术中，磷化钼纳米管组成的阵列结构使得本专利技术提供的磷化钼纳米材料相比于其他结构的磷化钼纳米材料，例如磷化钼纳米片或磷化钼纳米棒，具有很大的比表面积以及更多的活性位点，这会使本专利技术提供的磷化钼纳米材料的催化性能更加优良。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述磷化钼纳米材料为由磷化钼纳米管组成的阵列。即本专利技术所述磷化钼纳米材料为磷化钼纳米管阵列时，具有更加优良的比表面积和催化活性。优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的外径为60nm-120nm，例如60nm、80nm、90nm、100nm、110nm或120nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的内径为30nm-60nm，例如30nm、40nm、45nm、50nm、55nm或60nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的管壁厚度为20nm-30nm，例如20nm、22nm、24nm、26nm、28nm或30nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述磷化钼纳米材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)以钼原料作为阳极，在含氟化铵的电解液中与阴极进行电解，得到电解后的钼；其中，所述含氟化铵的电解液中，使用的溶剂中包含丙三醇；(2)将步骤(1)所述电解后的钼在惰性气体环境中加热，得到改性后的钼；(3)将步骤(2)所述改性后的钼与磷源混合，进行加热反应，得到所述磷化钼纳米材料。本专利技术提供的制备方法中，先通过步骤(1)的电解步骤，利用电解过程中钼与氟化铵(NH4F)的相互作用，将钼原料的形貌变为管状；再通过步骤(2)的加热改性过程，提高电解后变为管状的钼的结晶性和稳定性，使其不会在使用时溶解；最后通过将改性后的钼与磷源进行加热煅烧，得到磷化钼纳米管结构，形成本专利技术提供的磷化钼纳米材料。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)中，所述钼原料为钼片。优选地，步骤(1)中，所述钼原料中钼的纯度在99％以上，例如99.1％、99.2％、99.3％、99.4％或99.5％等。优选地，步骤(1)中，所述含氟化铵的电解液由氟化铵和溶剂组成。优选地，步骤(1)所述含氟化铵的电解液中，氟化铵的浓度为0.1mol/L-1.0mol/L，例如0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.36mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L或1.0mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.36mol/L。优选地，步骤(1)所述含氟化铵的电解液中，溶剂为水和丙三醇的混合溶剂。优选地，所述水和丙三醇的混合溶剂中，丙三醇与水的体积比为5:1-10:1，例如5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)中，所述阴极为贵金属电极。优选地，所述贵金属电极为铂电极。优选地，步骤(1)中，所述电解的电压为10V-50V直流电压，例如10V、15V、20V、25V、30V、35V、40V、45V或50V等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)中，所述电解的时间为0.5小时-2小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时或2小时等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)中，还包括步骤(1’)：在电解前，对钼原料进行超声清洗，再用水冲洗，最后在氮气环境中干燥，得到净化的钼原料。优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗在超声波清洗器中进行。优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗的清洗剂为丙酮和/或乙醇。本专利技术中，所述丙酮和/或乙醇是指：清洗剂可以为丙酮，也可以为乙醇，还可以为丙酮和乙醇的混合物。这里所述作为清洗剂的乙醇优选无水乙醇。优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗的超声频率为50kHz-100kHz，例如50kHz、60kHz、70kH本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷化钼纳米材料，其特征在于，所述磷化钼纳米材料包括由磷化钼纳米管组成的阵列。/n
【技术特征摘要】
1.一种磷化钼纳米材料，其特征在于，所述磷化钼纳米材料包括由磷化钼纳米管组成的阵列。
2.根据权利要求1所述的磷化钼纳米材料，其特征在于，所述磷化钼纳米材料为由磷化钼纳米管组成的阵列；
优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的外径为60nm-120nm；
优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的内径为30nm-60nm；
优选地，所述磷化钼纳米材料中，磷化钼纳米管的管壁厚度为20nm-30nm。
3.根据权利要求1或2所述的磷化钼纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)以钼原料作为阳极，在含氟化铵的电解液中与阴极进行电解，得到电解后的钼；
其中，所述含氟化铵的电解液中，使用的溶剂中包含丙三醇；
(2)将步骤(1)所述电解后的钼在惰性气体环境中加热，得到改性后的钼；
(3)将步骤(2)所述改性后的钼与磷源混合，进行加热反应，得到所述磷化钼纳米材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼原料为钼片；
优选地，步骤(1)中，所述钼原料中钼的纯度在99％以上；
优选地，步骤(1)中，所述含氟化铵的电解液由氟化铵和溶剂组成；
优选地，步骤(1)所述含氟化铵的电解液中，氟化铵的浓度为0.1mol/L-1.0mol/L，优选为0.36mol/L；
优选地，步骤(1)所述含氟化铵的电解液中，溶剂为水和丙三醇的混合溶剂；
优选地，所述水和丙三醇的混合溶剂中，丙三醇与水的体积比为5:1-10:1；
优选地，步骤(1)中，所述阴极为贵金属电极；
优选地，所述贵金属电极为铂电极；
优选地，步骤(1)中，所述电解的电压为10V-50V直流电压；
优选地，步骤(1)中，所述电解的时间为0.5小时-2小时。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括步骤(1’)：在电解前，对钼原料进行超声清洗，再用水冲洗，最后在氮气环境中干燥，得到净化的钼原料；
优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗在超声波清洗器中进行；
优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗的清洗剂为丙酮和/或乙醇；
优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗的超声频率为50kHz-100kHz；
优选地，步骤(1’)中，所述超声清洗的时间为5分钟-50分钟。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述惰性气体包括氮气...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴玲钰，于海宁，曹爽，吴志娇，伏兵，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
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